CN103732774A - 改善铁合金熔炼中还原度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改进熔炼适于不锈钢生产的铁合金时铬铁精矿中金属组分还原度的方法。所述铬铁精矿与含镍原料一起加入，使得通过含镍原料的加入量来达到所希望的铁合金中金属成分还原度。

Description

改善铁合金熔炼中还原度的方法
本发明涉及一种熔炼铁合金时改善待处理材料中金属组分的还原度的方法，该铁合金例如为适于生产不锈钢的铬铁。根据该方法，将含镍材料送入(feed)铁合金中。
WO2010/092234公开了一种方法，其中在生产铬铁的过程中，镍矿和/或镍精矿或由镍矿和/或镍精矿溶液中沉淀得到的中间产物被造块，使得先由含镍材料、以及含铁铬铁精矿和粘结剂一起制成球团，并有利地在球团的一步热处理(烧结)中进行含镍材料的干燥和煅烧。通过球团的热处理，物体被强化，使得当需要时该热处理的物体可被移动，基本在单独工艺步骤间是完整的。如果需要，可在烧结前预热球团。当需要时，可以移动热处理的物体，基本在单独的工艺步骤间是完整的。当需要时，在单独的工艺步骤或工艺单元间转移物体时，热处理的物体可以进一步缩小。烧结和由此强化的球团被用作还原条件下的熔炼工艺中使用的材料，在这种情况下其会作为熔融产物含镍铁合金，铬镍铁合金而接收。
因此，上述提及的专利申请WO2010/092234主要涉及通过烧结生产含镍球团。相反，烧结的球团的熔炼条件并未确切描述。然而，当描述能量效率时，它提到了球团中含有的镍催化球团中铬的还原，从而降低了铁合金生产中还原剂特别是碳的比消耗。
现在令人惊奇的观察到，球团中含有的镍不仅催化铬铁矿球团中铬的还原，而且在用于熔炼铬铁矿的炉进料中含有的镍在熔炼过程中改善了熔炼炉进料中所含的所有必要金属组分，铁，铬的还原。本发明的目的是利用该惊奇的发现获得一种比以前更有效率的方法来提高熔炼过程中铬铁矿材料的还原度，在该方法中熔炼过程中铬铁矿中金属组分的还原度通过熔合到待进入熔炼的含镍材料而得到改善，并同时获得适于生产不锈钢的预合金，铬镍铁合金。基本特征在所附的权利要求中列出。
根据本发明，在熔炼前将含镍材料熔合到在铁合金生产过程中将被熔炼的原料，如铬铁中，在这种情况下，在含镍原料本身也会作为铁合金中的金属组分被还原时，含镍材料同时改善进料材料中所含金属组分的还原。根据本发明，通过待加入铁合金中的镍量，可有利于调整铁合金中金属组分的还原度，并同时得到含有所需镍含量的铁合金，作为具有不同镍含量的铬镍铁合金。具有所需镍含量的铬镍铁合金可用于例如不同种类不锈钢的生产，例如奥氏体或双相不锈钢。
本发明所述的方法中可用作含镍原料的是至少部分镍氧化物，至少部分镍矿石和/或镍精矿，或至少部分通过镍矿石和/或镍精矿浸出和/或沉淀得到的含镍中间产物。将含镍原料与铬铁原料一起送入熔炼过程中。在送入熔炼炉前，将含镍原料预处理，要么使得从铬铁材料连同铁铬原料一起形成烧结球团，要么使得将含镍原料与铬铁矿球团独立预处理。也可以对含镍原料进行预处理，使得待送入熔炼炉中的一部分含镍原料与铬铁球团一起预处理，并且一部分含镍原料与铬铁矿球团独立预处理。由于不同的预处理，待送入熔炼炉并提高不同金属组分还原度的含镍原料可以是例如部分含镍的氢氧化物中间产物，部分硫化或红土镍精矿。
有利地，本发明的方法中利用的含镍原料是来自矿物或其他湿法冶金工艺的含镍氢氧化物中间产物，该中间产物是从红土镍矿和/或硫化镍矿和/或含镍的硫化矿精矿的溶液中沉淀出的。这种含镍氢氧化物中间产物是例如来自红土镍矿和/或硫化镍矿或镍精矿的增压浸出、常压浸出或堆浸的含镍中间产物，以及从镍材料的溶解提取工艺或离子交换工艺得到的溶剂提取液、洗提溶液、精制溶液中得到的含镍沉淀产物。在本发明的方法中碳酸镍和硫酸镍材料也可以作为原料。另外，硫化镍精矿本身和湿法冶金沉淀的硫化镍中间产物也适用于本方法的含镍原料。
根据本发明，将待送入熔炼炉的含镍材料的量调整到待送入熔炼炉的预处理原料总质量的5-25重量％，优选10-20重量％。当调整待送入熔炼炉的含镍的量时，考虑实现能效经济的有利的还原条件和/或在各种情况下适于不锈钢生产的预金属(铁铬镍)的生产。使用含镍原料的少量添加，还原度保持为低的，在这种情况下得到低镍含量的铁合金，铬镍铁。这种具有低镍含量的铁合金是有利的预合金，特别是对于双相不锈钢种的生产。使用越多的含镍原料添加，还原度将会增加，熔炼产物中的镍含量也会越大。这种具有更高镍含量的铬镍铁有利地用于具有高镍含量的奥氏体不锈钢种的生产。
根据本发明的方法，在待送入熔炼炉的含镍原料的预处理中，有利地考虑镍原材料的组成和微观组织。如果含镍原材料是例如从含镍溶液沉淀的矿物或其它湿法冶金工艺的含镍中间产物，这类中间物特别需要在更高温度下进行煅烧作为预处理，与铬铁球团的生产和球团的烧结一起进行该预处理。而如果本发明方法的含镍原料是例如氧化镍，镍矿石和/或镍精矿的材料，除了可能的干燥，其不需要在更高温度下的任何其他的必要预处理，则含镍原料可与铬铁球团一起送入熔炼炉。含镍原料的微观组织和组成也可使得有利地独立于铬铁矿的制团进行原料的预处理和在送入熔炼炉前将含镍原料送入铬铁矿球团的烧结。
在本发明方法中有利地使用具有预热设备的熔炼炉，使得进入熔炼炉的进料被引导通过预热设备。根据本发明，还将预处理的含镍原料的引导进入预热设备中，其中含镍原料将至少与将要送入熔炼炉的其他材料接触。在熔炼炉中含镍原料将和铬铁矿球团一起熔炼成为具有所需组成的铬镍铁合金，该铬镍铁根据其组成可被有利的用于例如生产奥氏体或双相不锈钢。
当根据本发明，在封闭埋弧炉中进行含镍原材料的熔炼时，在还原和熔炼中产生的一氧化碳气体一方面可以用于例如铬铁矿球团的烧结和可能的其它预热处理和预热，另一方面可以用于例如从熔炼产物，铬镍铁合金生产不锈钢生产流程的不同步骤。
通过所附实施例中，更详细的描述本发明的方法。
实施例
从含有铁和铬的铬铁精矿和含镍的中间产物形成混合物，在该混合物中还加入了作为粘结剂的1.2重量％的膨润土和3重量％的造渣材料，熔剂，或石灰石或硅灰石。在表1中列出了混合物中铬、铁、镍、碳和硫的重量百分比含量，向该混合物中加入了10重量％(测试1)和20重量％(测试2)的氢氧化镍。另外，在表1中具有作为参比材料(REF)的混合物，没有该混合物添加氢氧化镍。
Cr重量％ Fe重量％ Ni重量％ C重量％ S重量％
REF 28.3 18.3 0.3 0.12 0.06
测试1 26.5 16.8 5.3 0.10 0.03
测试2 24.4 15.1 10.1 0.10 0.03
表1
将含有粘结剂的且代表表1的各种材料的混合物制团和烧结。一部分烧结团分别与造渣剂和还原剂一起送入熔炼炉中。
将根据表1中的材料进行熔炼，而在表2中示出了在所述熔炼产物中铬、铁、镍、碳和硅的含量以及金属组分铬、铁、镍到熔炼产物的回收率。碳含量根据金属合金的组成和平衡态决定。进料批料中具有很多的碳，使得碳对于将硅还原成熔炼产物也是相当足够的。进料合金在原料中具有氧化硅，且在生产中以块体供应。
Figure BPA0000184507060000041
表2
对于一部分烧结球团，进行实验室规模的热重测量，以在代表于不同温度区域(最大温度为1550℃)下熔炼过程中监测球团中金属组分，铬、铁和镍的还原度。在表3中示出了在1400℃和1550℃的温度下对于铬(Cr熔体/Crtot)，铁(Fe熔体／Fetot)和镍(Ni熔体/Nitot)的还原度的热重测量。
Cr熔体/Crtot％ (Fe熔体/Fetot)％ (Ni熔体/Nitot)％
REF(1400℃) 1.1 16.8 -
REF(1550℃) 6.1 47.2 -
测试1(1400℃) 2.6 37.4 67.3
测试1(1550℃) 15.4 70.6 78.9
测试2(1400℃) 5.2 56.7 79.1
测试2(1550℃) 57.4 94.3 99.1
表3
将含镍原料加入球团中增加了铬和铁在1550℃时的还原度，铬大于15％，铁大于70％，与此同时对于测试2的镍含量，镍的还原度提高到了接近100％。通过添加含镍原料的方法使烧结球团中所有金属组分，铬、铁和镍的还原度都得到提高，同时减少了在熔炼过程中达到还原条件而对于用作还原剂的焦炭的需要。

Claims (16)

1.一种在熔炼适于生产不锈钢的铁合金时改善铬铁精矿中金属组分的还原度的方法，其特征在于将铬铁精矿与含镍原料一起送入，使得借助于含镍原料的量，实现铁合金中金属组分的所需还原度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于送入待送入熔炼炉中的材料总量的5-25重量％，优选10-20重量％的含镍原料。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在熔炼过程中还原铬铁精矿中所含铬的至少2.6％。
4.如上述任意权利要求所述的方法，其特征在于在熔炼过程中还原铬铁精矿中所含铁的至少37.4％。
5.如上述任意权利要求所述的方法，其特征在于与从铬铁精矿产生的球团一起向熔炼炉中送入至少一部分含镍原料。
6.如上述任意权利要求所述的方法，其特征在于至少一部分含镍原料在送入熔炼炉前独立于铬精矿球团进行预处理。
7.如上述任意权利要求所述的方法，其特征在于至少部分地将氧化镍送入熔炼炉作为含镍原料。
8.如上述任意权利要求所述的方法，其特征在于至少部分地将镍矿石和/或镍精矿送入熔炼炉作为含镍原料。
9.如上述任意权利要求所述的方法，其特征在于至少部分地将通过镍矿石和/或镍精矿的浸出和/或沉淀得到的含镍中间产物送入熔炼炉作为含镍原料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于至少部分地将通过红土镍矿或硫化镍矿或镍精矿的加压浸出得到的含镍中间产物送入熔炼炉。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于至少部分地将通过红土镍矿或硫化镍矿或镍精矿的常压浸出得到的含镍中间产物送入熔炼炉。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于至少部分地将通过对红土镍矿或硫化镍矿或镍精矿的堆浸得到的含镍中间产物送入熔炼炉。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于至少部分地将含镍熔剂提取溶液的含镍沉淀产物送入熔炼炉。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于至少部分地将来含镍洗提溶液的含镍沉淀产物送入熔炼炉。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于至少部分地将含镍精制溶液的含镍沉淀产物送入熔炼炉。
16.如权利要求1-9所述的方法，其特征在于部分地将含镍精矿，部分地将通过镍矿石和/或镍精矿的浸出和/或沉淀得到的含镍中间产物送入熔炼炉作为含镍材料。
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